JIA 2022-1期 发布

死体营养型病原菌立枯丝核菌是造成各种作物产量损失的破坏性真菌之一。在水稻上，该病原菌可侵染水稻叶鞘叶片引起纹枯病的发生，造成严重的产量损失和品质下降。目前，人们对植物如何应对该病原菌入侵的防御机制还知之甚少。本研究以抗纹枯病水稻品种YSBR1为材料，采用蛋白质组学同位素相对标记与绝对定量技术（iTRAQ），筛选和分析纹枯病菌侵染前后的差异积累蛋白（differentially accumulated proteins, DAPs）。通过比较分析，总计鉴定到319个DAPs，其中161个上调积累、158个下调积累。GO和KEGG功能富集分析结果显示，这些DAPs涵盖了多种功能途径，其中大部分位于细胞氧化还原稳态、糖酵解过程、三羧酸循环、苯丙烷生物合成、光合作用、叶绿素生物合成过程及病程相关蛋白这七个信号途径。进一步采用荧光定量PCR方法，对从7个信号途径中各随机选择的2个DAPs基因进行转录水平验证，结果不仅证实本研究中筛选到的DAPs具有较高的可靠性，而且进一步证明这些途径确实参与水稻对纹枯病菌的侵染响应。结合这7个信号途径中的相关基因或蛋白的功能信息，认为其在水稻抵御纹枯病菌侵染过程中具有重要作用。另外，我们发现所有参与光合作用和叶绿素生物合成途径的DAPs及部分参与苯丙烷生物合成途径的DAPs在受到纹枯病菌侵染后均显著下调积累，暗示纹枯病菌侵染时可能优先攻击水稻的光合系统加速细胞死亡，进而通过抑制水稻体内苯丙烷的生物合成等信号削弱寄主防御反应，帮助其快速侵染和扩展。本研究结果为进一步解析水稻-纹枯病菌间的互作机制提供更多有价值的数据信息和新的视角。

DnaJ蛋白最初是在大肠杆菌中鉴定的一种大小约为41kDa的热休克蛋白，其蛋白家族是分子伴侣中最多样化的家族，在蛋白质折叠和各种生理活动的调节中扮演了重要角色，且在植物发育和胁迫应答中发挥重要作用。DnaJ家族蛋白已在许多物种中广泛研究，例如人类，果蝇，蘑菇，西红柿和拟南芥等，但其在小麦中的作用以及其与植物病毒之间的相互作用机制却鲜少有研究。本研究鉴定了236个TaDnaJs，并对其保守结构域，基因结构、蛋白质基序、蛋白质结构、染色体定位和共线性以及顺式作用元件进行了全基因组分析。根据分析结果，将这些TaDnaJs按其结构域分成DJA、DJB和DJC三组，并从分组中随机选择了6个基因进行组织特异性分析和激素胁迫下的基因表达谱分析，结果表明TaDnaJ基因在不同组中存在组织差异表达，DJA组的基因表达集中在顶部叶片，对ABA和GA更为敏感；DJB组的基因表达水平在根和种子中最高，对ABA更为敏感；DJC组中的基因表达在小麦叶片中最高，其次是根和种子，对SA和GA最敏感。另外我们随机选择了17个基因分析植物病毒侵染后基因表达水平的变化，结果显示，在测试的17个TaDnaJ基因中，有16个基因在小麦黄花叶病毒（WYMV）侵染后呈现上调表达，这表明TaDnaJ家族可能参与了植物防御反应。随后我们通过酵母两杂交实验验证了WYMV NIa、NIb和7KD蛋白与WYMV侵染后表达水平变化最显著的TraesCS7A02G506000相互作用。本研究提高了对TaDnaJ基因表达谱的认识，并且为TaDnaJ家族与植物防御机制之间的研究提供了一定的研究基础。

荻草谷网蚜是一种在中国温带地区对小麦作物最具破坏性的蚜虫。但是关于这种蚜虫的遗传结构以及不同地理位置对种群的影响却知之甚少。本研究通过使用一个线粒体基因COI，一个核基因EF-1α，以及两个内共生菌布赫纳氏菌基因gnd和trpA分析了中国18个地理种群，从而研究了荻草谷网蚜的种群遗传结构和种群历史动态。各群体的数据分析显示单倍型多样性高，核苷酸变异低。SAMOVA分析没有发现遗传距离和地理距离之间的相关性。然而，种群多样性较高的地区具有较高的单倍型多样性。因此，我们推测，在中国荻草谷网蚜的自然迁移途径主要有两条。一条路径是从云南到四川盆地，另外一条是从武汉、信阳、胶东半岛地区到西北地区。基于这一假设，我们推断这些蚜虫首先出现在西南和南部地区，并在东南和西南季风的帮助下于春夏季在北方发生。秋季，蚜虫随东北和西北季风向南扩散。

Myostatin (MSTN)是骨骼肌生长发育的负调控因子。MSTN^-/-小鼠的骨骼肌明显肥大，同时II型肌纤维显著增多而I型肌纤维显著减少。然而，MSTN^-/-猪的肌纤维类型的变化情况，以及MSTN是调控肌纤维类型的机制目前尚不清楚，特别是在猪这样的大型动物中。本研究对实验室前期获得的MSTN^-/-猪的多个发育阶段的骨骼肌的肌纤维类型的变化情况进行了综合分析，结果发现与野生型猪相比，MSTN^-/-猪的骨骼肌总量和IIb型肌纤维的数量均显著上调(P<0.01)，而I型和Ⅱa型肌纤维的数量则显著下调(P<0.01)。此外，为进一步探究MSTN在胚胎期对肌纤维类型的影响及调控机制，从前期获得的转录组差异表达基因数据中选取了部分调控肌纤维类型相关的基因（包括Myf5, Mef2d, MyoD和Six1），并通过荧光定量PCR方法检测其表达情况。发现肌纤维亚型的标志基因：Myh7、Myh2、Myh4和Myh1（分别对应I、IIa、IIb、IIx型肌纤维）在胚胎期65天的骨骼肌中已有表达，而且与野生型个体相比，MSTN^-/-个体的Myh7 表达量显著下调 (P<0.01)，Myh4 (P<0.001) 和Myh1 (P<0.05) 的表达量则显著上调；同时，MSTN^-/-个体骨骼肌中Myf5 (P<0.05), Mef2d (P<0.01) 和 Six1 (P<0.05)的表达量显著上调预示MSTN在胚胎发育早期即参与肌纤维类型定向发育的调控。由此可见，MSTN^-/-猪骨骼肌中的II型肌纤维增多，而且这一增多开始于胚胎期。该研究结果不仅能够为猪肉品质的改善提供有价值的参考依据，而且可为人类骨骼肌的发育和疾病治疗提供理论基础。

在退化土壤上施用膨润土-腐植酸能改善土壤物理性质和水文特性，因其有改善土壤结构、提高水分和养分保蓄能力，但是缺少对土壤理化性质和生物学特性及籽粒品质的影响。本文主要研究了在中国半干旱地区沙地上施用30吨/公顷的膨润土-腐植酸后1、3、5和7年的影响。施用膨润土-腐植酸显著提高了土壤充水空隙度和土壤有机碳，尤其是在施用后第3年和5年。沙地上施用膨润土-腐植酸也提高了土壤微生物生物量碳、氮、磷和脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的活性。玉米生育时期可分别解释土壤微生物生物量和酶活性总变异度的58%和84%。相比而言，施用膨润土-腐植酸解释了8%的总变异度。膨润土-腐植酸显著改善了半干旱地区土壤性质和玉米对氮磷的吸收。膨润土-腐植酸的利用可成为中国东北及世界上与之有相似土壤和气候的地区修复退化沙地土壤和促进可持续农业发展的一种有效的管理策略。

✺ ZHANG Jun, ZHANG Jing-yi, SHAN You-xia, GUO Can,HE Lian, ZHANG Lin-yan, LING Wei, LIANG Yan, ZHONG Ba-lian

中国农业部门普遍存在化肥使用效率低的问题。了解化肥使用的驱动因素对于提高化肥使用效率至关重要。本文的目的是基于中国农场层面的数据研究农场规模与化肥使用效率之间的关系。结果表明：农场规模与化肥使用效率之间存在正相关关系。分别对水稻、玉米、小麦-玉米和水稻-玉米种植户样本进行回归分析得到的农场规模的弹性值很接近，农场规模的平均弹性约为0.2。在统计上，农场规模每增加 1% 将引致化肥使用效率增加 0.2%。农场规模对化肥使用效率的正向影响不是由于产量的增加，而是在保持产量基本不变的情况下减少化肥使用。本研究认为，促进农场规模的扩大可能会提高化肥使用效率，从而减少化肥过度使用造成的环境污染。

“大国小农”是中国的基本国情，小农户能否进入现代农业发展轨道成为决定中国现代农业发展成败的关键所在。促进小农户采纳现代农业生产技术是提升小农户内生发展能力的重要途径之一。本文运用中国14省（区）1449份调研农户数据，探讨互联网使用对小农户在农业生产不同环节技术采纳的影响。研究发现：互联网使用能够显著促进农户农业生产技术采纳，相比于未使用互联网的小农户，使用互联网的小农户作物新品种、节水灌溉技术和秸秆还田技术采纳的概率分别提高0.200倍、0.157倍和0.155倍；互联网使用对低教育程度、接受培训和高收入等小农户的影响更明显；政府应该强化农村互联网基础设施建设，推动互联网使用的普惠性。